污泥课程作业的

1、目录摘 要1. 1前言11污泥的产生与特性11.1污泥的定义11.2污泥的产生11.3污泥的性质22国内外研究与应用现状22.1污泥的预处理22.1.1污泥浓缩22.1.2污泥稳定化22.1.3污泥脱水32.2污泥处理处置及资源化方法.2卫生填埋3. 32.2.3土地利用42.3污泥深度处理.22.3.3热干化4机械深度脱水半干化4其他方法42.4国外研究应用概述43厌氧消化土地利用53.1 工艺原理53.1.1 厌氧消化53.1.2 土地利用53.2工艺技术路线63.2.1 厌氧消化63.2.2 土地利用63.33.4工艺流程6工艺特点7结语7参考文献8污

2、泥处理处置与资源化宜采用厌氧消化土地利用的技术路线摘 要：随着我国城镇化进程的加快，城镇污水的排放量也在不断增加，污水处理厂为解决我国水污染问题发挥了巨大的作用，有效地缓解了水污染。但是，污水处理厂污泥的处理处置与资源化问题却没有得到有效的解决。文章针对城市污水处理厂污泥的特点，结合污泥处理处置的减量化、稳定化、无害化、资源化原则，对近几年国内外污泥处理处置及综合利用的方法进行了概述，提出了厌氧消化土地利用的技术路线，并对该技术路线进行详述。：污泥；处理处置；厌氧消化；土地利用；前言根据国家的数据，2013 年我国废水排放总量为 6954432.70 万吨，并且废水排放量呈现逐年递增的趋势1。

3、另外，住建部资料显示，截止到 2009 年底，城镇污水处理量达到 280 亿m3，湿污泥（含水率 80%）产量超过 2000 万吨2。预计“十二五”期间，污泥的产量将以 2.46105 m3a-1 的速度增长3。这些大量的污泥如果不经过合适的处理处置就随意丢弃，势必会对环境造成无法避免的危害。因此，针对污泥的特性，采用何种方式才能有效地对污泥进行减量化、稳定化、课题。、资源化，是当前广泛受关注的1 污泥的产生与特性1.1 污泥的定义环保部对污泥的定义为污水处理过程中所产生的固态、半固态及液态的残留物4，1995 年，世界水环境组织(WWO)按其资源化特性将城市污泥更名为“生物固体”(Bioso

4、lids)，其含义更为确切，即：一种能够有效利用的富含有机质的城市污染产物。国家研究委员会(USNRC)将“生物固体”的定义修订为：经处理过的、符合 503中土地利用标准或其他类似标准的污泥。通过对污泥定义的变化，可以看出，发达国家对污泥的认成熟5。识已逐渐然而在我国，到目前为止，还没有对污泥的命名。其中，应用比较广泛的是从污泥的来源、组成上进行命名，即污泥是一种由有机残片、细菌体、无机颗粒、胶体等5。组成的极其复杂的非均1.2 污泥的产生城市生活污水生物处理过程中污泥产生的主要环节为：格栅、沉砂池、初沉池和二沉池。前三个环节产生的污泥来源于污水原来含有的悬浮固体，称为初沉污泥；二沉池产生的污

5、泥则是由污水中胶体和溶解性污染物经微生物代谢而产生，一般称二沉污泥或剩余污泥。我国目前城市污水处理厂大多采用二级处理工艺，在其污泥产生量中，初沉污泥约占60 %-70 %，剩余污泥为 30 %-40 %6。就目前而言，由于世界各国污水的处理率和处理水平相差很大，对于污泥的产生量很难给出一个准确的数值，一般都是根据污水处理量来大体估算其产生量5。据估计，污泥在污水处理过程中的产生量一般相当于污水体积的 0.3 %-0.5 %（指含水 97 %的液体污泥）其质量比为 1-3 吨干污泥/万吨污水，如果是深度处理，污泥量会增加 0.5-1 倍。污泥的产生量一般与污水处理量、污水处理深度、进水水质和污水

6、处理工艺有关7。污泥的产生量与污水处理量成正比，而且一般随着污水处理深度的提高，污泥的产生量也随着增长。不同处理工艺的污泥产生量也不同，如传统活性污泥法、深度曝气法和氧化塘虽都属生物处理方法，但由于各工艺的参数设计以及运行情况不同，其污泥的产生量有所差异。生化处理过程产生的污泥一般而言随着泥龄的增长，有机物分解趋于完善，挥发份含量随之减少，其能量也逐渐降低，污泥越趋于稳定，其产生量就越少。1.3 污泥的性质污泥的成分与性质主要取决于污水处理厂的进水水质、工艺流程及运行情况等。污泥大体由四个组分组成：颗粒态、生物絮凝态、胶体及水溶态。污泥颗粒态组分主要由粒径 40 m 的污泥矿物颗粒、动植物和等

7、分解碎片组成；生物絮凝体组分主要由絮凝的污泥细菌；胶体组分主要由呈胶体状态的有机物和未絮凝的细菌分解残片组成；可溶性组分则主要包括可溶性的有机物质（大多数分子量 l500 Da）和无机阴阳离子。四种组分中生物絮凝体组成了污泥的绝大部分，占污泥总量的 69 %，其次为颗粒态组分（占23 %），两者了污泥的 92 %的组分，特别是生物絮凝态，被称为污泥的活性库6。从外观上看，城市污泥呈黑色或黑褐色的流体状或泥饼状物质，含水量高、易、有恶臭。反映城市污泥性质的主要指标包括：含水率、含量、热值等。值、有机质及养分含量、重金属2 国内外研究与应用现状2.1 污泥的预处理污泥从污水处理厂排出时，体积庞大，

8、成分复杂，给污泥的后续处理带来一定的，所以首先要对其进行预处理8。污泥的预处理是通过污泥的稳定、消化、热处理和脱水工艺达到降低固体有机物含量、杀菌及污泥脱水的目的。此外，经过预处理的污泥的成分、性质发生改变，有利于后续能源和资源的再利用。2.1.1 污泥浓缩污泥浓缩技术主要包括重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩、转鼓机械浓缩、带式浓缩机浓缩等，经过浓缩后污泥的含水率可达到 95 %-97 %，在很大程度上实现了污泥的减量化。常用的有带式浓缩机、滚筒式浓缩机、筒式螺旋浓缩机及离心机等。技术路线和设备性能已和国际接轨，由于我国污泥的性质特点，与国外污水处理厂相比，在浓缩效率及加药量方面还存在一定的差异9

9、。2.1.2 污泥稳定化常用的 3 种污泥稳定化方法有：消化法、碱性稳定化和热处理法。污泥的消化是指在人工控制下，利用好氧或厌氧微生物的代谢作用将污泥中的有机物质分解为气体和残余稳定物，主要包括好氧消化和厌氧消化。其中，厌氧消化较常用，该方法可以显著减少污泥体积，消除恶臭，较易脱水，污泥性质稳定10。碱性稳定法是通过向污泥中投加石灰、水泥窑灰等强碱性物质来提高污泥的另外，利用强碱性物质出的大量热能杀灭病原体，抑制微生物的活性8。值，热处理法也可以使污泥达到稳定化的目的。它是通过加热使潮湿污泥中的水分蒸发，达到烘干的效果，一般包括常压下 30-75和 75-190两个阶段。由于“重水轻泥”等多方

10、面，与国外相比我国污水处理厂污泥稳定化程度低，2600多座污水处理厂中只有近 60 座配有污泥厌氧消化设施，而其中正常运行的不到 20 座，采用污泥好氧堆肥工艺的也有应用（如秦皇岛，长春，青浦、嘉定等）。在设备方面，厌氧消化主要依靠国化9。口设备，污泥好氧堆肥技术和设备为开发，已经实现了产业2.1.3 污泥脱水在整个污泥处理系统中，脱水处理是污泥最重要的减量化途径，可减到原体积 10 %-20 %。一般采用自然干化和机械脱水两种方式。污泥的自然干化是一种简便经济的脱水方法，它是利用自然力量将污泥脱水，适用于气候比较干燥、用地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。但相比之下，械脱水，其处理效率较高，

11、不受条件限制8。使用的是机常用的污泥脱水设备有带式脱水机、筒式螺旋脱水机、离心机和板框脱水机、浓缩脱等。技术路线和设备已和国际接轨，由于我国污泥的特性以及污泥没有得到稳定水化处理的现状，与国外污水处理厂相比，在脱水效率和加药量方面还存在一定的差异。针对我国目前污泥处置以填埋方式为主的需求，国内近年来开发了多种水系统，并已得到了工程化应用9。度污泥脱2.2 污泥处理处置及资源化方法国内外污泥处置与资源化主要包括污泥土地利用、填埋、烧制建材等11。2.2.1 卫生填埋污泥卫生填埋是目前我国普遍采用的处置方法，我国对城镇污泥进入填埋场混合填埋做了明确要求，要求污泥预处理后其含水率应在 60 %以下，

12、横向剪切强度应大于 25 kNm-212-13。因此，由于脱水污泥的含水率较高及填埋场对污泥剪切力的要求，填埋场对污泥进场的要求越来越高。近年来很多处置污泥的填埋场增设了度脱水/或石灰稳定设施，来实现污泥有填埋场填埋，这也是国际上效卫生填埋。但我国将逐步限制总的趋势11。无机化处理的污泥在2.2.2近年来污泥干化系统设备的发展很快，但目前大型化投产的干化项目如、重庆、苏州等地均采用进口设备。污泥单独干化工程案例不多，主要有国口的流化床工艺以及国内开发的污泥喷雾干化。污泥主要有单独和混合，将污泥预先干化或半干化后再已成为当前污泥的重要发展趋势。由于彻底、减量化极为显著，因此，在经济发达且人多地少

13、和土地利用以及其他方式制约的地区，是重要的选项。在国际上，的比例最高，在我国，江苏省污泥比例已处于众多处置途径中的第一位14。污泥但是，污泥着同一个问题：污泥含水率高，耗能大，设备投资与运行费用高昂。2.2.3 土地利用污泥土地利用通常是污泥先通过高温堆肥后再利用，目前国内外污泥堆肥工艺相对比较成熟15。但由于污泥水分含量高，因此需要大量菇渣、秸秆等作为调理剂，且占地大、有恶臭、混料等操作不便、堆肥场地卫生条件尤其是恶臭也难于控制。尽管如此，堆肥后进行土地利用是实现物质循环利用的较好方法，在和欧洲许多国家应用比例较高。由于我国关于污泥土地利用的政策十分有限。还不明确，真正意义上的土地安全利用比

14、例还2.3 污泥深度处理2.3.1 热干化热干化干化即通过提供热能的形式，把污泥中的水分蒸发掉。但污泥热干化或热半干化往往需要利用余热，否则成本较高。另外，污泥热干化产生的臭气以及高浓度有机废液的处理也是一个不可回避。2.3.2 机械深度脱水半干化促进污泥机械深度脱水的污泥调理方法主要有物理方法和化学方法。目前，我国污泥深度脱水的预处理多数仍以化学法调理为主。污泥的加热加压调理也称水热处理16。指在高温高压（170 -200 和 1.0 -1.5 MPa）条件下处理污泥 1-2 h，使污泥热水解或采用高温高压处理后突然放压的“闪蒸”的方法处理污泥，以降低污泥黏度，促进污泥脱水性能改善。虽然处理

15、后的污泥经脱水其含水率可降到 60 %以下，但耗能，同时污泥水热处理后的水解液含高浓度 COD 和氨氮，增加了污水处理负荷17-19。在、丹麦等地热水解污泥技术主要用于提高污泥厌氧消化效率上而不用来直接提高污泥脱水上20-21。微波、超声波、冻融等对污泥的调理作用其本质分别来自它的热效应、空化效应、以及冻融造成细胞破裂效应22-24。但因这些技术和相应设备在污泥处理上尚不成熟，同时成本不菲，因此，实际工程上采用这些方法的还非常鲜见。2.3.3 其他方法针对物理调理和化学调理存在的，近年来，产生了许多新的调理方法。如污泥生物沥浸技术(bioleaching)。它主要是通过化能自养的嗜酸性硫杆菌以

16、及耐酸性异养菌共同对污泥作用，改善污泥脱水性能同时溶出污泥重金属25-27。污泥经生物沥浸处理并机械脱水后重金属大幅减少，恶臭消除，泥饼含水率达 60 %以下，便于后续资源化利用。2.4 国外研究应用概述国外发达国家很早就污泥的处理处置是污水处理过程中必不可少的环节，从法律和政策上都对污泥处理处置的目标作了明确规定，并在执行上通过一系列政策予以保障。尽管在执行过程中也遇到与我国类似的跨行业等方面的协调问题，但是由于从国家层面目标明确，政策体系完善，使得污泥处理处置得到了比较好的解决。另外，国外污泥处理处置在管理和执行层面上责任主体明确，且已经不再将污泥视为废弃物，根据德国循环经济法，已从法律层

17、面上把污泥定义为资源物而不是废弃物，通过技术开发和政策扶持鼓励和强化对污泥进行资源化利用。由此可看出，我国污泥处理处置与资源化问题的解决而道远。3 厌氧消化土地利用在众多的污泥处理方法中，厌氧消化由于其高效的能量回收和较低的是目前国际上应用最为广泛的污泥稳定化和资源化的处理方法28。城市污泥的土地利用，可能是最古老、最经济的处置方法。由于城市污泥中含有丰富的有机质和氮、磷、钾、微量元素等植物所需的营养成分，是 、改良土壤、园林绿化的好材料29。将这两种方法结合起来，对污泥进行进一步的处理处置，是目前污泥处理处置与资源化的最佳技术路线。3.1 工艺原理3.1.1 厌氧消化厌氧消化是利用兼性菌和厌

18、氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。该过程是由多种微生物参与的复杂过程。厌氧消化主要经历水解、酸化、产乙酸和产甲烷 4 个阶段30。有机物首先通过水解发酵细菌的作用生成挥发性脂肪酸、醇类和乳酸等，接着由产氢产乙酸菌的降解作用而被转化为乙酸、氢气和；在同型产乙酸菌的作用下，将氢气与为乙酸，最后被产甲烷菌利用，转化甲烷和生的关系28。其中产氢产乙酸菌和产甲烷菌存在着互营共根据厌氧消化过程中甲烷菌的适宜温度范围，污泥厌氧消化可以分为中温（30-36）和高温消化过程（50-53）。其中，高温消化具有消化速度快、处理负荷高、反应时间短和反应器等优点。高温条件对有机物的降解和病原菌

19、的杀灭非常有效，尤其当污泥进一步作土地利用时，高温处理更为必要。根据厌氧消化的工艺运行形式，分为两相消化和两级消化。两相消化工艺设有两个单独的反应器，为产酸菌和产甲烷菌提供了各自的生存环境，能够降低在有机负荷过高的情况下挥发性有机酸积累对产甲烷菌活性的抑制，降低反应器中不稳定的影响，提高反应器的负荷和产气的效率。两级消化是为了节省污泥加温与搅拌所需能量，根据消化时间与产气量的关系而建立的运行方式。该方法把消化池设为两级，第一级消化池有加热、搅拌设备，污泥在该池内被分解后，送入第二级消化池。第二级消化池不设加热与搅拌设备，依靠余热继续消化。3.1.2 土地利用污泥的土地利用主要是指将污泥用于农田

20、等的施肥、森林土地施用、园林绿化建设和贫瘠地等受损土壤的修复及改良等。污泥中含有丰富的有机质和N、P 等营养元素以及植物生长所必需的各种微量元素如 Ca、Mg、Cu、Fe 等，是一种很好的肥料和土壤改良剂，土地利用越来越被认为是一种积极、有效、有前途的污泥处置方式。污泥土地利用的一个原则是施用污泥中的有害成分过受施土壤的环境容量。一般来说，污泥在进行土地利用前需经过的预处理，一方面可减低污泥的体积使其便于和施用，另一方面可减低乃至去除其中大部分病原菌、有机污染物等。污泥的诸多特性决定了其具备土地利用的价值。首先，污泥中含有的养分和微量元素可提高土壤肥力，促进植物生长；第二，污泥中大量基本矿物质

21、组成与土壤的腐殖质相似。经预处理后，具有接近土壤的特性，可有效改善土壤的物理、化学环境条件和结构状况，可提高土壤的阳离子交换量，改善土壤对酸碱的缓冲能力，提高土壤的保水、保肥和通透性；第三，土壤生态系统的自净作用，包括生物、物理和化学等过程（生物降解、化学络合、氧化还原、物理吸附等），抑制一些污泥中致病生物的生长并使其失活，使污泥中 大部分有机物得以分解，同时还可以限制重金属的迁移、扩散与生物可利用性等。3.2 工艺技术路线3.2.1 厌氧消化传统厌氧消化普遍存在消化速率小、停留时间长、处理效率。故采用预处理方式进行改善。厌氧消化的过程中水解过程是限速步骤，水解过程将颗粒有机物变为可溶解有机物

22、，污泥预处理的目的是加速和提高水解效果31。Hariklia 等32采用 70高温预处理研究发现厌氧消化产甲烷速率最大可达 45%、甲烷产量提高 20% -26%；Cai 等33发现，在污泥中加入 NaOH 或Ca(OH) 2 可以改善污泥的消化性能。厌氧消化后污泥在园林绿化、农业利用前，还应按要求进行处理。若采用热处理作为厌氧消化的预处理。可以为营养物去除过程中提供碳源。另外，污泥经高温热处理后，其中的微生物基本被杀灭，处理后的污泥可直接土地利用34、填埋等35。3.2.2 土地利用污泥的土地利用符合和规定。污泥用于园林绿化时，泥质应满足城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质(CJ248)的

23、规定和有关标准要求。污泥必须首先进行稳定化和处理，并根据不同地域的土质和植物习性等，确定合理的施用范围、施用量、施用方法和施用时间。污泥用于盐碱地、沙化地和废弃矿场等土地改良时，泥质应符合城镇污水处理厂污泥处置 土地改良泥质 (CJ/T291) 的规定；并应根据当地实际，进行有关主管部门批准后实施。评价，经污泥农用时，污泥必须进行稳定化和处理，并达到农用污泥中污染物控制标准(GB4284)等国家和地方现行的有关农用标准和规定，污泥衍生产品应通过场地适用并经有关部格控制施用性门评价和环境风险评估，后方可实施，污泥农用量和施用期限。3.3 工艺流程具体流程如下：3.4 工艺特点针对厌氧消化而言，其

24、优势之一就是产生能量，有时超过废水处理过程所需能量。另外，经过厌氧消化后，最终需要处置的污泥体积减少 30 %-50 %。第三，消化完全时，可以消除恶臭。第四，对病原菌有有效地杀灭作用，特别是高温消化时。第五，消化污泥容易脱水，含有机肥效成分，适用于土壤的改良。但是，厌氧消化技术也存在一定的限制条件，碳氮比、温度、会影响消化效果。值及污泥的浓度都污泥的土地利用前景十分广阔。首先，在土地修复方面，污泥含有丰富的有机质和氮、磷、钾等营养元素，土壤施用污泥后可大大提高土壤肥力、改善土壤的物理性质，是一种红等36人在很好的土壤改良剂。另外，污泥也可在森林土壤中使用。、泡桐、油松等林木上进行污泥施用实验

25、，结果表明，林木的高度和直径都随污泥施用量的增加而增加。近年来，污泥越来越多地用于园林绿化、花卉栽培等。利用城市污泥进行草皮无土化栽培，比不用污泥的同类草皮长势好、铲运方便、利用率高且无杂草。污泥植物所需的营养成分和微量元素，肥效高于一般农家肥；将污泥经适当处理与不同比例的化肥混合，可生产出适合各种作物的有机无机复混肥。结语综上所述，随着我国城市生活污水排放量的增加和污水处理率的提高，污泥的产生量也将逐年增加。污泥的组成复杂，既含有各种潜在有利用价值的物质，有害有各种害物质，如果处置不当，必将对生态环境、人类和其他生物健康产生风险。有相比于其他方法而言，采用厌氧消化-土地利用方式对污泥进行处理

26、处置与资源化，可有效降低污泥处理处置过程中的环境风险，直接起到保护生态环境，维持人类健康的作污泥热处理用。所以，该技术具有可行性。参考文献：1国 家.环 境 统 计 数 据 2014EB/OL.2014-08-28. HYPERLINK http:/d/ http:/d=C01&zb=A0C04&sj=2014/./easy2 中国水网. 中国污泥处理处置市场(2010 版) EB/OL. 2011-07-09.report/2010/2010wunirePort/./3.我国污泥处理处置的规划研究J. 给水排水动态, 2010, (4): 13-15.4. 城市污水厂污泥的处理处置与综合利用

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